Rolle von Lipoxinen für die Resistenz der Magenmukosa der Ratte
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Arachidonsäure wird durch die 5-, 12- und 15-Lipoxygenase zu Lipoxinen metabolisiert, die eine 15S-Hydroxy-Gruppe besitzen und als S-Lipoxin A4 und 64 bezeichnet werden. Wird die Cyclooxygenase-2 durch Aspirin azetyliert, synthetisiert sie aus Arachidonsäure 15R-HETE, die dann durch die 5-Lipoxygenase zu 15R-epi-Lipoxinen umgewandelt wird. Über Lipoxygenasen und Lipoxine in der Magenschleimhaut war bisher nur bekannt, dass Aspirin die Bildung von Epi-Lipoxin A4 steigert und Hemmung der Cyclooxygenase-2 bzw. Blockade des Lipoxin Rezeptors Schäden durch Aspirin verstärkt. Wir konnten zeigen, dass am Rattenmagen auch Indomethacinschäden durch Hemmung der Cyclooxygenase-2, 5-Lipoxygenase (nicht aber 12- und 15-Lipoxygenase) und Blockade des Lipoxin A4 Rezeptors gesteigert werden. Von besonderer Bedeutung ist das Lipoxygenasesystem bei gastralen Schäden durch Ischämie-Reperfusion. Hemmstoffe der 5-, 12- oder 15-Lipoxygenase oder ein Lipoxin A4 Rezeptor Blocker verstärken signifikant diese Schäden. Die Schäden durch Lipoxygenase Inhibitoren konnten durch Lipoxin A4 oder 16,16-Dimethyl-Prostaglandin EI unterdrückt werden. Dies spricht dafür, dass Lipoxygenasen und Prostaglandine als protektive Systeme komplementär wirken. Bei Ischämie-Reperfusion zeigen nicht-steroidale Antiphlogistika in hohen Dosen Ulzerogenität, die durch Lipoxin A4 aufgehoben wird. Nicht-steroidale Antiphlogistika in niedrigen, nichtulzerogenen Dosen, entwickeln während Ischämie-Reperfusion Ulzerogenität, wenn gleichzeitig nicht-ulzerogene Dosen von Lipoxygenase Hemmstoffen oder des Lipoxin A4 Rezeptor Blockers verabreicht werden. Hemmstoffe der Lipoxygenasen bzw. Blockade des Lipoxin A4 Rezeptors potenzieren also die Mukosa-schädigende Wirkung von nicht-steroidalen Antiphlogistika. In weiteren Versuchen konnten wir zeigen, dass nicht-steroidale Antiphlogistika, die in hohen Dosen ulzerogen wirken, in niedrigen Dosen protektiv sind. Diese Protektion kann durch Hemmstoffe der Lipoxygenasen und Blockade des Lipoxin A4 Rezeptors verhindert werden. Niedrig konzentrierte Irritanzien (z.B. 20% Ethanol) schützen vor der ulzerogenen Wirkung von hoch konzentrierten Irritanzien (z.B. 70% Ethanol). Diese Protektion kann durch Hemmung der Cyclooxygenasen, welche die Prostaglandine synthetisieren, verhindert werden. Wir haben jetzt gezeigt, dass Hemmung von Lipoxygenasen oder Blockade des Lipoxin A4 Rezeptors eine entsprechende Aufhebung der Protektion bewirken. Die adaptive Protektion wird also nicht nur durch Prostaglandine, sondern auch durch Lipoxygenasen bzw. Aktivierung des Lipoxin A4 Rezeptors vermittelt. Schäden durch 70% Ethanol werden dagegen durch Lipoxin A4 nicht beeinflusst. Wir konnten erstmals unter Verwendung von Real-Time-PCR zeigen, dass Magenschleimhaut der Ratte neben einer 5-Lipoxygenase auch eine 12/15-Lipoxygenase enthält. Die 5- und 12/15-Lipoxygenase werden während Ischämie-Reperfusion nicht aufreguliert, stellen also konstitutive Enzyme dar. Die Expression der Lipoxygenasen wird aber signifikant gesteigert, wenn Ratten unter Ischämie-Reperfusion mit einem 5-, 12- oder 15-Lipoxygenase Inhibitor behandelt werden. Ob dieser Effekt durch die Hemmung der Enzymaktivität oder durch die dadurch hervorgerufene Schädigung der Magenschleimhaut ausgelöst wird, ist noch nicht bekannt. Es ist nicht gelungen, endogen in der Magenschleimhaut synthetisiertes Lipoxin A4 mittels ELISA oder LC-MS/MS sicher nachzuweisen. Es konnte zwar eine basale Aktivität gefunden werden, aber keine Modulation dieser Werte. Dieser Befund war in Anbetracht der eindrucksvollen Effekte der Lipoxygenase Inhibitoren und des Lipoxin A4 Rezeptor Blockers auf die Mukosaintegrität überraschend. Möglicherweise stellt Lipoxin A4 einen zu kleinen Anteil unter den Lipoxygenaseprodukten dar, um isoliert erfaßt zu werden oder andere Lipoxygenasederivate sind für die Effekte verantwortlich. Insgesamt konnten wir zeigen, dass Lipoxygenasen eine wichtige Rolle für die Integrität der Magenschleimhaut spielen. Hemmung der Lipoxygenasen oder Blockade des Lipoxin A4 Rezeptors verstärkt Schleimhautschäden und führt zur Ulzerogenität von an sich nicht ulzerogenen Substanzen. Verschiedene Formen der Gastroprotektion werden durch Lipoxygenasen vermittelt und durch Hemmung der Lipoxygenasen antagonisiert. Lipoxygenasen stellen also ein weiteres, äußerst potentes System der Mukosaresistenz dar. Der genaue Mechanismus bzw. die an den Phänomenen beteiligten Mediatoren müssen in weiteren Untersuchungen definiert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- B.M. Peskar, B.A. Peskar, N. Sawka: Effect of inhibition of cyclooxygenase-2 and 5-lipoxygenase or antagonism of the lipoxin A4/annexin-l receptor on indomethacm-induced gastric mucosal damage in rats. Gastroenterology 130; A269, 2006
- B.M. Peskar, N. Sawka: Effekt der Inhibition von CycIooxygenase-2 und 5-Lipoxygenase bzw. Antagonismus des Lipoxin A4-Rezeptors auf den Indometacin-induzierten gastralen Mukosaschaden bei Ratten. Z. GastoenteroL, 44; 707-708, 2006
- B.M. Peskar, N. Sawka: Rolle von Cyclooxygenase-2 und Lipoxygenasen beim protektiven Effekt von Indometacin und Paracetamol im durch Ischämie-Reperfusion geschädigten Rattenmagen. Z. GastoenteroL, 44; 708, 2006
- B.M. Peskar: Effects of lipoxin A4 and lipoxygenase inhibitors on gastric mucosal defense. The 15th World Congress of Pharmacology, Beijing, 2006
- B.M. Peskar: Role of arachidonic acid metabolism in gastric mucosal defense and ulcer healing. Digestion, 73 (Suppl 2), 17, 2006
- B.M. Peskar: Role of cyclooxygenases and lipoxygenases in gastric defense. The 33rd Meeting of the Japanese Society of Ulcer Research, Tokyo, 2005
- B.MPeskar: Role of lipoxygenases in gastrotoxic and gastroprotective effects of non-steroidal antiinflammatory drugs. The International Mini-Symposium on Gastrointestinal Pharmacology -Tissue Injury, Protection and Healing-, Kyoto, 2006
- N. Sawka, B.A. Peskar, B.M. Peskar: Role of cyclooxygenase-2 and lipoxygenases in the protective effect of indomethacin and acetaminophen in ischemia-reperfusion of the rat stomach. Gastroenterology 130; A269-A270, 2006
- N. Sawka, K. Ehrlich, B.A. Peskar, B.M, Peskar: Antagonismus des Lipoxin-Systems potenziert die ulzerogene Wirkung von Cyclooxygenase- Inhibitoren bei Ischämie-Reperfusion des Rattenmagens. Z. Gastroenterol. 43; 761, 2005
- N. Sawka, K. Ehrlich, B.A. Peskar, B.M. Peskar: Das Lipoxin A4 System ist am protektiven Effekt von Salizylat im Rattenmagen beteiligt. Z. Gastroenterol. 43; 767, 2005
- N. Sawka, K. Ehrlich, B.A. Peskar, B.M. Peskar: Lipoxin A4 is protective in gastric mucosal ischemia-reperfusion (I-R) damage in rats. Gastroenterology 126; A612, 2004
- N. Sawka, K. Ehrlich, B.A. Peskar, B.M. Peskar: Protektive Wirkung von Lipoxin A4 bei Ischämie-Reperfusion (I-R) des Rattenmagens. Z. Gastroenterol. 42; 827-828, 2004
- N. Sawka, K. Ehrlich, B.A. Peskar, B.M. Peskar: Role of lipoxygenases in gastric mucosal ischemia-reperfusion damage in rats. Gastroenterology 128; A346, 2005
- N. Sawka, K. Ehrlich, B.A. Peskar, B.M. Peskar: Rolle von Lipoxygenasen bei Schädigung des Rattenmagens durch Ischämie-Reperfusion. Z. Gastroenterol. 43; 760, 2005
